李久娣,孫 莉,魏水建,賈躍瑋

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司,上海200120;2.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院,北京100083)

東海海域深層HG組埋深大于3500m,發(fā)育三角洲沉積體系,儲(chǔ)層為典型的低孔低滲砂巖儲(chǔ)層[1-2],局部發(fā)育“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層。相對(duì)陸上低滲氣藏開發(fā),海上低滲氣藏開發(fā)成本高、工藝技術(shù)限制多,有效落實(shí)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層分布,合理部署開發(fā)方案,在低滲氣藏經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)方面顯得尤為關(guān)鍵。由于傳統(tǒng)的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層定義界限不明確,與差儲(chǔ)層及致密層地球物理響應(yīng)差異小,單一參數(shù)或方法敏感性差,預(yù)測(cè)精度低,因而“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層表征困難。

世界上低孔低滲油氣田資源豐富,分布廣泛,在油氣資源中占有重要地位。我國(guó)近些年發(fā)現(xiàn)的低孔低滲油氣田越來(lái)越多,低滲透儲(chǔ)量在已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量中占比大于30%[3-4]。因此,低滲氣藏在油氣勘探開發(fā)中占有十分重要的地位,在低孔低滲儲(chǔ)層中尋找相對(duì)優(yōu)質(zhì)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層是低滲致密氣藏勘探開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)[5-6]。近年來(lái)擬阻抗反演技術(shù)、疊前反演技術(shù)在常規(guī)儲(chǔ)層及孔隙度等預(yù)測(cè)方面取得了較好的效果[7-9],利用疊前反演技術(shù)得到的擴(kuò)展彈性阻抗、泊松阻抗以及泊松阻尼因子等屬性在常規(guī)儲(chǔ)層的流體檢測(cè)方面也取得了一定成效[10-12],但目前對(duì)于深層低孔低滲儲(chǔ)層中“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)方法技術(shù)相對(duì)較少[13-16],且應(yīng)用局限性明顯,“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層地質(zhì)意義不明確,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多以單一孔隙度指標(biāo)進(jìn)行劃分,未考慮不同巖相孔滲關(guān)系的差異性,巖相和分類儲(chǔ)層預(yù)測(cè)參數(shù)相同,因而預(yù)測(cè)方法精度不高,多解性較強(qiáng)。

本文針對(duì)東海深層HG組的地質(zhì)特點(diǎn),在“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層主控因素分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合動(dòng)態(tài)分析測(cè)試成果,建立分類儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),定義“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層界限。在研究過(guò)程中按照“控巖相、定優(yōu)儲(chǔ)、尋甜點(diǎn)”逐級(jí)控制的思路和方法開展“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè):首先開展儲(chǔ)層巖石物理分析,研究?jī)?chǔ)層巖相及“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層彈性參數(shù)敏感性,在多個(gè)彈性參數(shù)中找出vP/vS巖相敏感參數(shù)、縱波阻抗和體積模量?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層敏感參數(shù);然后通過(guò)疊前vP/vS反演落實(shí)儲(chǔ)層巖相展布,并對(duì)縱波阻抗及體積模量進(jìn)行巖相過(guò)濾進(jìn)而確定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層展布;最后采用疊前AVO敏感屬性流體檢測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)含氣富集區(qū)帶,有效刻畫“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的展布,取得了較好的效果。

1 儲(chǔ)層特征及“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層主控因素

1.1 儲(chǔ)層特征

巖心觀察和巖石薄片鑒定結(jié)果表明,深層HG組儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖為主,其次為砂礫巖,含部分粉砂巖。巖石類型以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主,其次為長(zhǎng)石巖屑砂巖。儲(chǔ)層空間類型主要是粒間溶孔,其次為鑄模孔及粒內(nèi)溶孔,少量原生粒間孔。根據(jù)實(shí)測(cè)樣品的統(tǒng)計(jì)分析,儲(chǔ)層孔隙度一般為2%～17%,平均為7.85%;滲透率為0.2～10.0mD,平均為3.65mD(1mD≈0.987×10-3μm2),以低孔-特低孔-低滲為主,局部發(fā)育“甜點(diǎn)儲(chǔ)層”。

1.2 “甜點(diǎn)”儲(chǔ)層主控因素

綜合分析沉積相、巖相和孔隙結(jié)構(gòu)等地質(zhì)因素認(rèn)為本工區(qū)HG組沉積相、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層物性的控制作用明顯。

1) 沉積微相控制著有利儲(chǔ)層發(fā)育與分布:厚層分流河道為有利微相,其它微相物性相對(duì)較差,同一分流河道微相中下部?jī)?chǔ)層物性好于中上部。

2) 巖性控制著儲(chǔ)集巖的物性:分選好的中細(xì)粒砂巖、含礫砂巖物性好,分選較差的砂礫巖及粒度較小的粉砂巖物性較差。

3) 孔隙結(jié)構(gòu)控制著儲(chǔ)集巖的滲透率:孔隙結(jié)構(gòu)受巖性、成巖作用等控制,對(duì)產(chǎn)能控制作用明顯,中小孔-中粗喉為高產(chǎn)的有利孔喉配置組合。

1.3 “甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的界定

根據(jù)東海海上氣藏開發(fā)經(jīng)驗(yàn),測(cè)試無(wú)阻流量小于1.0×104m3的儲(chǔ)層一般難以獲得自然產(chǎn)能,測(cè)試無(wú)阻流量介于(1～50)×104m3的儲(chǔ)層可獲得自然產(chǎn)能,測(cè)試無(wú)阻流量介于(50～100)×104m3的為好儲(chǔ)層,測(cè)試無(wú)阻流量大于100×104m3的為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。以HG組實(shí)際測(cè)試層段試氣結(jié)果為約束,根據(jù)測(cè)試結(jié)果差異所反映的地質(zhì)及巖電參數(shù)界限,建立地質(zhì)-產(chǎn)能相結(jié)合的儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),將目的層儲(chǔ)層劃分為4種類型(表1),確定一、二類儲(chǔ)層為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中的高豐度含氣層段,主要位于主分流河道,巖性以中細(xì)砂巖為主,具有高孔(>9%)、高滲(>1.0mD)、大吼道半徑(>0.7μm)和高產(chǎn)特性(無(wú)阻流量>50×104m3)。

表1 深層HG組儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

注:φ為孔隙度,k為滲透率,Sg為含氣飽和度。1ft≈0.3048m,1mD≈0.987×10-3μm2。

2 “甜點(diǎn)”儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)

2.1 巖相敏感參數(shù)分析及預(yù)測(cè)

測(cè)井響應(yīng)特征分析的結(jié)果表明,HG組儲(chǔ)層巖性主要為砂巖,相對(duì)泥巖層表現(xiàn)為低密度、低聲波時(shí)差、低伽馬、相對(duì)高阻抗、低vP/vS特征。在測(cè)井響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上,采用直方圖統(tǒng)計(jì)方法對(duì)砂泥巖測(cè)井參數(shù)的敏感性進(jìn)行了分析。砂泥巖阻抗值分布范圍差異小,不同巖性在阻抗屬性上疊置嚴(yán)重,難以有效區(qū)分。相對(duì)阻抗屬性來(lái)說(shuō),vP/vS屬性對(duì)不同巖性的分異性相對(duì)明顯,泥巖、砂巖和砂礫巖在vP/vS直方圖上具有不同的峰值范圍,具有較好的分異性(圖1)。一般泥巖巖性對(duì)應(yīng)的vP/vS大于1.65,砂巖巖性對(duì)應(yīng)的vP/vS為1.58～1.65,砂礫巖巖性對(duì)應(yīng)的vP/vS小于1.58。

圖1 深層HG組不同巖性的縱波阻抗(a)和vP/vS(b)直方圖

2.2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層反演預(yù)測(cè)

研究區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),既有測(cè)試無(wú)阻流量大于50×104m3的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層,也有測(cè)試難以獲得產(chǎn)能的低滲儲(chǔ)層。產(chǎn)能較好的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層是物性相對(duì)好的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,因此,尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是研究“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的基礎(chǔ)。

對(duì)眾多彈性參數(shù)進(jìn)行巖石物理分析,發(fā)現(xiàn)縱波阻抗和體積模量屬性對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層反映較敏感,綜合利用這兩種屬性能較好地識(shí)別優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。從不同類型儲(chǔ)層的縱波阻抗和體積模量的交會(huì)圖(圖2)可以看出,不同類型儲(chǔ)層分異明顯,深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層具有低阻抗和小體積模量特征,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層縱波阻抗值一般小于11400g/cm3·m/s,體積模量一般小于28GPa。因此通過(guò)疊前彈性參數(shù)反演,利用體積模量參數(shù),結(jié)合縱波阻抗屬性能較好地表征優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布。常規(guī)方法先通過(guò)疊后波阻抗反演預(yù)測(cè)巖性,再通過(guò)縱波阻抗和物性之間的關(guān)系反演求取物性參數(shù)數(shù)據(jù)體,進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層刻畫。而本文方法能夠減少多次反演過(guò)程中引入的近似誤差,極大提高了預(yù)測(cè)的精度,且回避了單一參數(shù)表征優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的不合理性。

圖2 深層HG組不同類型儲(chǔ)層縱波阻抗和體積模量交會(huì)結(jié)果

2.3 疊前AVO敏感屬性含氣性檢測(cè)

AVO技術(shù)是通過(guò)研究地震反射振幅隨炮檢距(或入射角)變化而變化的規(guī)律,預(yù)測(cè)地層巖性和含油氣情況的一種方法,是開展流體信息分析的有效手段[17-19]。傳統(tǒng)AVO屬性包括截距P和梯度G,以及由P和G組合而成的多種屬性,其只適用于響應(yīng)特征單一的區(qū)域,對(duì)非均質(zhì)性較強(qiáng)的多AVO響應(yīng)類型區(qū)域難以取得理想預(yù)測(cè)效果。AVO技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,特別是近年來(lái)諸如偽橫波反射系數(shù)、擬泊松比等衍生AVO屬性的發(fā)展和應(yīng)用,使得該技術(shù)在油氣勘探開發(fā)中處于不可替代的地位。

2.3.1 疊前AVO響應(yīng)分析

研究區(qū)目的層儲(chǔ)層埋藏深,物性相對(duì)致密,流體地震響應(yīng)敏感性弱,在開展AVO屬性分析之前,需要對(duì)含氣儲(chǔ)層AVO響應(yīng)類型做出判斷,從而優(yōu)選相應(yīng)的屬性進(jìn)行分析。

通過(guò)時(shí)深精細(xì)標(biāo)定,確定含氣儲(chǔ)層段對(duì)應(yīng)的地震反射同相軸,研究疊前偏移距道集的橫向變化規(guī)律。A井2700ms氣層段頂面井旁地震道為波峰反射同相軸(圖3a),隨入射角的增加振幅能量減弱,為Ⅰ類AVO響應(yīng)特征(圖3b);B井2840ms含氣水層段井旁地震道為波谷反射同相軸(圖3c),具有隨著入射角的增加振幅能量逐漸增強(qiáng)的特征,為Ⅲ類AVO響應(yīng)特征(圖3d);A井2980ms氣層段頂面井旁地震道為波峰反射同相軸(圖3e),隨入射角的增加振幅能量減弱,到遠(yuǎn)入射角極性反轉(zhuǎn),為Ⅱ類AVO響應(yīng)特征(圖3f)。

上述研究表明,研究區(qū)儲(chǔ)層段AVO響應(yīng)特征復(fù)雜,發(fā)育多種AVO響應(yīng)類型氣藏,使得AVO截距與梯度含氣響應(yīng)在儲(chǔ)層段同時(shí)具有正、負(fù)兩種異常特征,依靠傳統(tǒng)截距、梯度的AVO屬性分析方法結(jié)果多解性較強(qiáng),難以獲得準(zhǔn)確的含氣性預(yù)測(cè)結(jié)果。

AVO流體因子屬性是一種基于巖層背景趨勢(shì)線偏移度判別含氣性特征的方法,可有效規(guī)避傳統(tǒng)AVO屬性的多解性問(wèn)題。該屬性基于縱波與橫波速度的線性關(guān)系為:

vP=b+avS

(1)

式中:vP為縱波速度;vS為橫波速度;b為縱波速度與橫波速度線性關(guān)系式的截距;a為縱波速度與橫波速度線性關(guān)系式的斜率。利用縱波、橫波通過(guò)含流體儲(chǔ)層時(shí)的速度變化差異來(lái)判別含油氣的情況。對(duì)公式(1)求微分并除以vP可得到流體因子ΔF:

式中:ΔvP為縱波速度變化率;ΔvS為橫波速度變化率。公式(2)右端第1項(xiàng)為縱波速度的實(shí)際變化率,第2項(xiàng)為橫波速度對(duì)縱波速度比值與橫波速度變化率的乘積。由于縱波速度隨流體性質(zhì)差異而變化,而橫波速度在流體中不發(fā)生變化,當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^(guò)含氣儲(chǔ)層時(shí),由于縱波速度下降,而橫波速度不變,此時(shí)ΔF明顯偏離不含氣地層。

2.3.2 疊前AVO屬性含氣性檢測(cè)

通過(guò)疊前反演,得到研究區(qū)AVO流體因子屬性,對(duì)比實(shí)鉆井情況,兩口實(shí)鉆井的主力含氣層段與屬性異常有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖4),氣層頂界具有強(qiáng)負(fù)流體因子屬性。A井主力氣層呈明顯的低值流體因子屬性異常。B井鉆遇的兩套氣水同層和水層對(duì)應(yīng)屬性的較大值(黃色和綠色條帶),顯示與鉆遇氣層的屬性差異明顯,反映流體因子屬性能夠滿足研究區(qū)含氣性的識(shí)別。

圖3 AVO響應(yīng)特征a A井井旁地震道集1; b A井Ⅰ類AVO特征; c B井井旁地震道集; d B井Ⅲ類AVO特征; e A井井旁地震道集2; f A井Ⅱ類AVO特征

圖4 疊前AVO流體因子屬性剖面

考慮到流體因子屬性預(yù)測(cè)方法無(wú)井資料的約束,存在一定的多解性,結(jié)合氣層和水層與流體因子屬性值較好的相關(guān)關(guān)系,通過(guò)AVO流體因子與含氣飽和度交會(huì)分析,輔助界定氣水的分異門檻值,進(jìn)一步開展屬性分析,從而刻畫含氣儲(chǔ)層邊界。研究區(qū)含氣飽和度低于40%儲(chǔ)層段對(duì)應(yīng)著流體因子大于-4×105的高值區(qū)域;含氣飽和度大于40%時(shí),流體因子屬性異常值均小于-4×105,且隨著含氣飽和度的增加,屬性值越來(lái)越小。據(jù)此可設(shè)定氣水分異門檻值為-4×105(圖5)。以目的層Y頂?shù)捉鐬闀r(shí)窗,以氣水流體因子屬性門檻值為依據(jù)可圈定含氣區(qū)帶范圍(圖6)。

對(duì)照目的層實(shí)鉆井信息驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),A井目的層鉆遇氣層,B井鉆遇為水層,預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆情況一致。

圖5 流體因子屬性與含氣飽和度交會(huì)結(jié)果

圖6 流體因子屬性預(yù)測(cè)有利富集區(qū)

3 應(yīng)用效果

根據(jù)深層X(jué)氣藏“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的界定,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要以主分流河道砂巖相為主,物性較好,具有一定的產(chǎn)能,綜合前文所述方法預(yù)測(cè)結(jié)果,采用巖相預(yù)測(cè)-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)-含氣性預(yù)測(cè)-“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層刻畫逐級(jí)控制的研究思路,圈定X氣藏目的層Y的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層分布范圍(圖7,圖8,圖9)。通過(guò)開展疊前縱波阻抗及體積模量參數(shù)反演,并應(yīng)用疊前反演vP/vS彈性參數(shù)體對(duì)縱波阻抗和體積模量進(jìn)行巖性過(guò)濾(按vP/vS取值1.58進(jìn)行巖性過(guò)濾),可得到優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果(圖7,圖8),剖面中井曲線為伽馬測(cè)井曲線,紅色虛線標(biāo)注層段為目的層Y。以目的層Y頂?shù)捉缑鏋闀r(shí)窗,以儲(chǔ)層巖石物理量板為依據(jù)提取優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層平面展布如圖9所示。圖9中,紅色區(qū)域?yàn)橐活悆?chǔ)層分布區(qū),黃色區(qū)域?yàn)槎悆?chǔ)層分布區(qū),實(shí)線圈定的范圍為有利含氣區(qū),其中圖9a中B井以西地區(qū)儲(chǔ)層物性相對(duì)較好,但含氣性檢測(cè)為水層,揭示為非“甜點(diǎn)”區(qū)。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示該氣藏“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層主要分布在粉色線條圈定的紅、黃條帶分布區(qū)域。

圖7 疊前同時(shí)反演縱波阻抗反演剖面(巖相過(guò)濾)

圖8 疊前同時(shí)反演體積模量反演剖面(巖相過(guò)濾)

圖9 “甜點(diǎn)”儲(chǔ)層預(yù)測(cè)分布展示a 儲(chǔ)層平面分布; b 有效儲(chǔ)層平面分布

實(shí)鉆井資料揭示,A井在目的層顯示為一套厚度大于20m、孔隙度為9.1%的氣層,B井在目的層顯示為一套厚度大于30m、孔隙度為8.6%的水層,與預(yù)測(cè)結(jié)果吻合(表2)。

表2 實(shí)鉆井目的層儲(chǔ)層物性參數(shù)

4 結(jié)論

1) 東海海域深層“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的分布受巖相控制作用明顯,不同巖相儲(chǔ)層孔滲關(guān)系復(fù)雜。通過(guò)建立優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層與彈性參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)疊前縱波阻抗及體積模量雙參數(shù)對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的直接識(shí)別與預(yù)測(cè),消除了傳統(tǒng)的通過(guò)單參數(shù)阻抗反演結(jié)合阻抗和孔隙度關(guān)系式反演物性參數(shù)預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布的復(fù)雜性和不確定性,提高了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層識(shí)別精度。

2) 以地質(zhì)分析為指導(dǎo),結(jié)合動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果,動(dòng)靜結(jié)合建立儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn),采用“控巖相、定優(yōu)儲(chǔ)、尋甜點(diǎn)”逐級(jí)控制的思路和方法,提高了東海海域深層“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的合理性和可靠性,為科學(xué)高效開發(fā)低滲氣藏奠定了基礎(chǔ),也為類似地區(qū)低滲儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)提供了借鑒。